耿妍 張少瑋

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

淺析邯鋼9#機組汽輪機數字電液控制系統

耿妍 張少瑋

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區(qū)能源中心,河北邯鄲 056003)

基本控制是DEH系統的核心任務,它是根據工況變化或運行人員的要求以及機組的狀態(tài)對機組實施控制的。邯鋼60WM供熱機組為可調抽汽式汽輪機應用Woodward 505E控制系統可以達到本供熱機組控制與保護要求。本文從DEH系統基本部套、實現功能、工作原理、控制特點等方面介紹其在邯鋼9#發(fā)電機組中的應用。

淺析 60MW汽輪機 數字電液控制系統

邯鋼60WM熱電聯產工程9#機組汽輪機是由東方汽輪機有限公司制造的新型沖動式、高溫、高壓、單缸、調整抽汽、凝汽式汽輪機。汽輪機作為電廠中的重要設備,通常要求它的轉速穩(wěn)定在額定轉速附近很小的范圍內變化,這就對汽輪機的控制提出了更高的要求。DEH系統通過控制汽輪機主汽門和調門的開度,實現對汽輪機的轉速、負荷、壓力等的控制。

1 控制系統基本部套

控制系統硬件基本部套包括電氣部套及液壓部套。電氣部套由操作員站、505E控制器、西門子S7-300PLC系統、測速傳感器、電液伺服閥控制器等構成,液壓部套由抗燃油供油系統、電液伺服執(zhí)行機構、危機遮斷系統組成。

2 DEH控制系統主要功能

汽輪發(fā)電機組主要有啟動升速和并網帶負荷兩種工況。在啟動升速階段,DEH將完成機組沖轉、暖機、過臨界、同期等一系列控制。在同期并網階段,DEH實現負荷調整、負荷限制、快速減負荷、一次調頻等功能。其主要功能如下。

(1)汽機轉速控制;從開始沖轉到并網前,以及甩負荷維持轉速。汽機掛閘后,主汽門全開,由高調門控制升速到3000轉/分。(2)自動同期控制;汽機到3000轉/分,DEH接受自動同期裝置指令,將汽機控制到同步轉速,準備并網。(3)負荷控制;機組并網后,由高調門控制機組負荷?？捎晒β屎驼{節(jié)級壓力反饋,組成串級控制系統。(4)調頻;可根據需要,使機組參與一次調頻。不等率可以方便地由操作人員修改。如不想參與一次調頻,只需在操作臺上按一次調頻限制按鈕即可。(5)協調控制;接受CCS負荷指令,控制汽機負荷。機組處于機爐協調控制方式。(6)電氣遮斷;DEH接收到電氣停機信號時,發(fā)出汽輪機遮斷信號使遮斷電磁閥帶電動作,泄掉危急遮斷器滑閥下腔室壓力油,使危急遮斷器滑閥掉閘,從而泄掉保安油。同時動作主汽門控制電磁閥和超速限制電磁閥,快速關閉主汽門及各調節(jié)閥門,實現機組安全遮斷。(7)主汽壓控制;低汽壓保護及汽輪機調壓功能。(8)多閥(順序)控制;提供閥門管理功能,單閥/多閥切換,進行節(jié)流調節(jié)和噴嘴調節(jié)。(9)閥門試驗;對每個汽門進行在線閥門試驗。(10)OPC控制;超速保護及超速保護試驗。(11)汽輪機自動控制;監(jiān)視汽輪機的運行參數,進行轉子熱應力計算,根據熱應力大小自動給定目標轉速、升速率和升負荷率,使轉子應力控制在允許范圍內,提高機組壽命。(12)手動控制;設有硬件手動操作功能作為備用手段。

3 控制系統工作原理

DEH應用的60MW汽輪機組由一只高壓主汽閥、四只高壓調節(jié)閥控制高壓進汽,二只中壓調節(jié)閥控制旋轉隔板抽汽,以多功能505E控制器為核心的DEH控制系統,采集機組轉速,主汽壓力、抽汽壓力、電功率等參數后,經過分析、鑒定、計算,控制電伺服閥,通過油動機分別使控制調節(jié)閥執(zhí)行相關動作。

3.1 汽機掛閘/開主汽門

當汽機保安系統動作后,保安油壓消失,與薄膜閥相通的高壓抗燃油亦排泄,汽機所有閥門全部關閉。再次啟動時,必須首先恢復保安油壓。安全油油壓建立,具備了開啟主汽門條件。當運行人員發(fā)出開啟主汽門指令后,控制高壓自動關閉器的遮斷電磁閥失電動作,自動關閉器打開。

3.2 升速控制

并網前在升速過程中,轉速閉環(huán)為無差控制,505E控制器將測量的機組實際和給定轉速的偏差信號經軟件分析處理及PID運算后輸出標準電流信號給電液轉換器,電液轉換器接受調節(jié)器輸出的標準電流信號,輸出與輸入電流信號相對應的調節(jié)信號油壓。此時505E可接受自動準同期裝置發(fā)出的或運行人員手動操作指令,調整機組實現同步,以便并網。

3.3 負荷控制

機組并網后505E自動將負荷調節(jié)切換到轉速調節(jié)方式。在機組帶上一定電負荷后可根據需要帶熱負荷,投入抽汽控制。505E控制器根據機組工況圖對機組電負荷及抽汽壓力進行自整控制。

3.4 真空低減負荷

真空低減負荷是一種保護措施。DEH根據電廠運行的要求,在冷凝器真空降低時自動減小負荷給定,降低汽機負荷,避免機組設備受到損壞。

3.5 同期與并網

自動同期是指DEH接受自動準同期裝置發(fā)出的轉速增減脈沖信號,自動改變汽機轉速,控制機組并網。自動同期方式下,不需要運行人員干預。自動同期的轉速范圍是2970～3030rpm,如果超過此范圍,則同期操作無效。

4 控制系統的特點

邯鋼9#機組采用數電液控制系統,此系統具有以下特點:(1)使用DEH控制系統后,鍋爐、汽輪機、發(fā)電機運轉平穩(wěn)、轉速和負荷穩(wěn)定。(2)使用DEH系統的閥門管理,使汽輪機獲得最大的熱效率。(3)DEH系統的最小硬件設備,配以各種軟件,可以增加或減少系統功能。(4)LCD顯示運行參數,指導運行操作,減輕勞動強度。

5 結語

邯鋼9#機組汽輪機DEH控制系統的投入,使機組能夠穩(wěn)定、快速地響應機組負荷指令變化,提高了轉速、壓力、負荷控制精度,保證了機組的安全、穩(wěn)定、經濟運行。

[1]WOODWAD 505E數字控制器說明書.1997.

[2]東汽(集團)有限公司.數字電液控制器說明書,2010.

[3]中國動力工程學會.火力發(fā)電設備技術手冊(自動控制)第三卷[M].機械工業(yè)出版社,2000.